
_START_ARTICLE_
محول التيار
_START_PARAGRAPH_
محول التيار هو عبارة عن جهاز يستخدم لقياس شدة التيار المتردد . وهناك أكثر من طريقة لتصميم المحول و يستخدم كأحد المحولات التي تغذي أجهزة القياس و العدادت الكهربائية (عداد كهرباء) أو أجهزة الوقاية الكهربائية ._NEWLINE_يتكون محول التيار المتناوب من جانبين ابتدائي  و ثانوي:_NEWLINE__NEWLINE_الجانب الابتدائي : يتكون من عدد قليل من الحلقات يمر به التيار المتردد المرتفع القيمة. _NEWLINE__NEWLINE_الجانب الثانوي : يحتوي بالعادة على عدد كبير من اللفات (الحلقات) حول قالب الحديد ._NEWLINE_التيار الناتج في الجانب الثانوي يكون اقل من التيار في الجانب الابتدائي حسب نسبة عدد اللفات في القسمين و حسب قيمة التيار الرئيسي و هو بالعادة أقل بكثير من الرئيسي حتى يتمكن من قياسه . التيار الفرعي يكون له انزياح زاوي عن الرئيسي أيضا ._NEWLINE_: Is=Ip_NEWLINE_حيث_NEWLINE_Ip هو تيار الابتدائي . _NEWLINE_Is هو تيار الثانوي .
_START_SECTION_
محولات التيار
_START_PARAGRAPH_
وظيفة محول التيار أن يغذي جهاز القياس أو الوقاية بتيار صغير تتناسب قيمته مع التيار الأصلي المار في الدائرة , ويفضل دائما أن تكون قيمة تيار الجانب الثانوي في حدود أقل من 5 أمبير في الأحوال الطبيعية , ويتم ذلك باختيار نسبة تحويل معينة تعرف ب (turns ratio) . ولها قيم قياسية أشهرها على سبيل المثال ( 5 : 100 ) , ( 5 : 200 ) , ( 5 : 300 ) . حتي تصل إلى أقصى قيمة عمليا وهي ( 1 : 3000 ) ._NEWLINE_وأحد أهم الفروق التي تميز محول التيار عن محولات القوى أو محولات الجهد أن الملف الابتدائي له يدخل على التوالي في الدائرة المراد قياس تيارها .
_START_SECTION_
توصيل محولات التيار مع أجهزة الوقاية
_START_PARAGRAPH_
في بعض الأحيان , يتم توصيل الملف الثانوي مباشرة إلى الريلاي ( Relay ) , بمعنى استخدام التيار الثانوي مباشرة ليمر في ملف جهاز الوقاية. وفي أحيان أخرى يتم توصيل مقاومة صغيرة جد بين طرفي الملف الثانوي (تصل إلى جزء من عشرة من الأوم) وينشأ عليها جهد يتناسب مع قيمة التيار المار في الملف الثانوي لمحول التيار ( CT )._NEWLINE_وهذا الأسلوب يستخدم غالبا مع أجهزة الوقاية الرقمية والتي تحتاج إلى تحويل التيار إلى جهد تمهيدا لتحويله إلى أرقام رقمية ( Digital numbers ) بواسطة محول (A / D converter ).
_START_SECTION_
النظرية الأساسية لمحول التيار
_START_PARAGRAPH_
يتم توصيل طرفي الملف الابتدائي في محولات التيار على التوالي داخل الدائرة المراد قياس تيارها , في حين يوصل جهاز الوقاية / القياس بين طرفي الملف الثانوي ومحول التيار ._NEWLINE_ومن المعروف أن تيار الثانوي يتناسب مع تيار الابتدائي طبقا للنظرية العامة للمحولات , بمعنى أن :_NEWLINE_ ._NEWLINE_حيث_NEWLINE_Vₚ هو جهد الابتدائي_NEWLINE_Vₛ هو جهد الثانوي_NEWLINE_Iₚ هو تيار الابتدائي_NEWLINE_Iₛ هو تيار الثانوي_NEWLINE_n هي النسبة بين عدد لفات الملف الثانوي إلى عدد لفات الملف الابتدائي , وهي تسمي ب ( turns ratio ) ._NEWLINE_وعند توصيل محول تيار إلى جهاز ما للوقاية أو للقياس له معاوقة Z , فإن التيار المار بالابتدائي سوف ينشأ فيضا مغناطيسيا ينتج عنه ظهور جهد EMF بين طرفي الثانوي يرمز له بالرمز Es , وهو الذي يتسبب في مرور تيار Is . وبالتالي يظهر على طرفي جهاز الحماية أو القياس جهد قدره Vo يساوي_NEWLINE_ ._NEWLINE_وهذا الجهد الناشئ بين طرفي الملف الثانوي يتناسب طرديا مع معدل تغير الفيض , بمعني أن :_NEWLINE_ومن المعروف أن الفيض اللازم لينشأ Es يساوي :_NEWLINE_حيث :_NEWLINE_B هي كثافة الفيض في القلب الحديدي ._NEWLINE_A هي مساحة مقطع القلب الحديدي .
_START_SECTION_
منحنى المغناطيسية
_START_PARAGRAPH_
من المعروف أن لكل محول تيار منحنى مغناطيسي خاص به يوضح العلاقة بين فرق الجهد الذي ينشأ في الملف الثانوي والتيار المسبب للفيض , وهو التيار المعروف ب Ie . وهذا التيار يمثل جزء صغير من التيار المتولد في الجانب الثانوي , وهو يسحب داخل المعاوقة الداخلية لمحول التيار Ze التي تظهر ضمن الدائرة المكافئة لمحول التيار. ودائما ما يسحب جهاز الوقاية / القياس المركب بين طرفي الثانوي الجزء الأكبر من تيار الثانوي ._NEWLINE_ويوجد على منحنى المغناطيسية نقطة هامة تسمى نقطة الإنقلاب ( knee point ) . وتعرف هذة النقطة طبقا لل IEC بأنها النقطة التي تتسبب في زيادة قدرها 10 % في قيمة الجهد Es نتيجة ارتفاع قيمة التيار Ie بمقدار 50 % . _NEWLINE__NEWLINE_وبمعني آخر, هي النقطة التي يبدأ بعدها محول التيار في دخول مرحلة التشبع, وأغلب محولات التيار يجب أن تعمل في المنطقة الخطية قبل هذه النقطة حتي لا يحدث تشبع للمحول.
_START_SECTION_
مشكلة التشبع
_START_PARAGRAPH_
من المعروف أن التيار الكهربي المتردد مصاحب دائما بفيض مغناطيسي متردد يتناسب طرديا معه , وبالتالي كلما زاد التيار زاد الفيض . ومشكله التشبع تحدث مع الزيادة الكبيرة في قيمة التيار ( أي عند حدوث عطل ) , حيث يتسبب ذلك في نشوء فيض عالي جدا لا يستطيع القلب الحديدي تحملة فيحدث له ما يسمى بالتشبع ._NEWLINE_والقلب الحديدي في هذة الحالة يشبة طريق كبير يمر فيه عدد من السيارات , لكن الطريق له قدرة إستيعابية محددة فإذا زاد عدد السيارات به فإن المرور حتما سيتوقف ونقول بأن الطريق قد حدث له تشبع , وهذا تماما ما يحدث في القلب الحديدي حيث يتسبب التشبع في توقف زيادة الفيض العالي , وبالتالي تثبت قيمة الفيض على قيمة معينة ثابتة ( حد التشبع ) بمعني أن " معدل التغير " في الفيض قد أصبح صغيرا , وبالتالي لا ينشأ أي تيار في الملف الثانوي ( يصل تقريبا إلى الصفر ) ._NEWLINE_ويعتبر النقص التدريجي في مركبة التيار المستمر ( DC component ) هي أحد العوامل الأساسية في تشوه قيمة تيار الثانوي مقارنة بالتيار الابتدائي وتتوقف قيمتها عى لحظة القفل وعلى قيمة المقاومة R والمعاوقة X الموجوده في الدائرة . _NEWLINE__NEWLINE_بينما تتوقف مدة بقائها على قيمة المقاومة R والمعاوقة X فقط .
_START_SECTION_
مشكلة فتح دائرة الثانوي
_START_PARAGRAPH_
عند توصيل مصدر كهربي على الجانب الابتدائي فإنه ينشأ قوة دافعة مغناطيسية mmf , تقوم بدفع الفيض في القلب الحديدي , ثم يقطع هذا الفيض ملفات الثانوي فينشأ فيه تيار ثانوي , ثم يقوم التيار الثانوي بتوليد mmf جديدة ومعاكسة لتلك الموجودة في الابتدائي ._NEWLINE_وفي حالة فتح دائرة الثانوي في محول التيار , فلن تنشأ أي mmf مضادة لتلك المتولدة في الابتدائي , وبالتالي تكون كل mmf في الابتدائي مركزة على القلب فقط , ويظهر جهد عالي على أطراف المحول بسبب مرور كل تيار الابتدائي المعاوقة الموازية Ze . وهذا الجهد العالي يمثل خطورة ليس فقط على المحول وإنما على الأشخاص المتعاملين مع هذة المحولات في حالة صيانتها كمثال ._NEWLINE_ولذا فإنه من الضروري أن يتم نزع جهاز الوقاية من الجانب الثانوي لمحول التيار لأي سبب من الأسباب , ويلزم أن يستبدل الجهاز بدائرة قصر short cicuit على أطراف الثانوي للمحول . وبالتالي يظل هناك تيار في الثانوي وتظل هناك mmf معاوقة لتلك الموجودة في الابتدائي , فلا يرتفع الجهد على أطراف محول التيار .
_START_SECTION_
اختبار قيمة نسبة التحويل
_START_PARAGRAPH_
ويعتبر اختبار نسب التحويل هو أسهل هذة الإختبارات حيث يوصل جهد على أحد الجانبين ويقاس الجهد الناتج في الجانب الآخر بغرض التأكد من دقة التحويل وعندها نقول أن الثانوي يمثل بصدق ما يحدث في الابتدائي .
_START_SECTION_
اختبار القطبية
_START_PARAGRAPH_
للتأكد من صحة القطبية قبل توصيل محول التيار يمكن إجراء إختبار فليكر ( flicker Test ) حيث يتم توصيل فولتميتر بين طرفي الثانوي لمحول التيار , بينما توصل بطارية جهد 6 فولت بين طرفي الابتدائي . فعند توصيل البطارية في الدائرة ينحرف مؤشر الفولتميتر إلى الجهة الموجبة , وعند فصل البطارية ينعكس في الاتجاه الآخر , وبذلك يتم معرفة الطرف الموجب من الطرف السالب .
_START_SECTION_
اختبار منحني المغناطيسية
_START_PARAGRAPH_
ويحتاج هذا الاختبار إلى جهاز جهد متغير ( Variac ) مع أجهزة لقياس التيار والجهد . ويتم تغذية أطراف الجانب الثانوي بالجهد المتغير من الفارياك مع قياس التيار الذي ينشأ في الجانب الثانوي , علما بأن الجانب الابتدائي يظل مفتوحا بدون أي حمل أثناء الاختبار ._NEWLINE_ويبدأ الاختبار بزيادة تدريجية للجهد حتي نصل إلى نقطة عندها تتسبب أي زيادة طفيفة في الجهد في زيادة ضخمة في التيار , وهي ما تسمي بنقطة الإنقلاب . وعندها يبدأ تسجيل القراءات حيث يتم خفض قيمة الجهد تدريجيا وتسجيل قيم التيار المقابلة لكل قيمة من قيم الجهد ورسم المنحنى . مع التأكد من وصول الجهد إلى صفر في النهاية للتأكد من حدوث نزع للمغنطة الموجودة في القلب .